中药渣出渣方案的优化探讨

封喜雷

（中国电子系统工程第四建设有限公司，北京 100070）

中药渣出渣方案的优化探讨

封喜雷

（中国电子系统工程第四建设有限公司，北京 100070）

介绍了中药渣出渣方案的设计过程，对方案中的运渣车、输送设备、提升设备、储渣仓等设备进行对比选型，最终确定采用双螺旋运渣车、螺旋输送机、管链输送机和螺旋式储渣仓等设备，达到出渣方案的优化设计，满足客户的生产工艺要求。

中药渣；运渣车；输送机；压榨机；储渣仓

出渣方案的设计条件：生产车间共三层，一层净高为7 200mm，提取罐布置在一层的钢平台上，共16个罐布置成二排。处理物料为提取后的中药渣，每罐排渣量约为2m3，密度为0.7～0.8t/m3，含水率为81％，要求处理后含水率降为70％左右。每排罐包括提取罐投料时间、排渣时间，清洗罐底盖时间、运渣时间和排渣时间总共为180min。按此要求设计出渣方案并进行优化设计。

1 提取车间药渣出渣方案的确定

根据厂房条件，确定出渣方案是提取后的中药渣经提取罐排渣门排到运渣车里，运渣车沿着轨道运行到指定排渣位置，把药渣送到输送机里进行输送，经输送机把药渣运送到压榨机里进行压榨脱水，压榨后的药渣被排入提升机里，药渣经过提升进入储渣仓进行储存，当运渣卡车停在接渣位置后，渣仓进行排渣装车，待车装满后运到指定场地进行处理。

2 出渣方案中运渣车确定

2.1 三种运渣车性能对比

运渣车的主要功能是接渣和运渣，接渣的过程中不允许有药渣排到车外，在运渣的过程中不允许有漏液现象发生，排渣速度应满足工艺要求。运渣车有三种型式供选择，第一种为翻斗式运渣车，如图1所示；第二种为单螺旋运渣车，如图2所示；第三种为双螺旋运渣车，如图3所示。三种运渣车运渣性能对比如表1所示。

图1 翻斗式运渣车Fig.1 Tipping bucket type slag trucks

图2 单螺旋运渣车Fig.2 Single screw type slag trucks

图3 双螺旋运渣车Fig.3 Double screw type slag trucks

三种运渣车各有优缺点，因为提取车间不允许运渣车在运输药渣的过程中有漏液的情况发生，翻斗式运渣车不能满足使用要求。单螺旋式运渣车的轨道安装位置在地面上，其突出地面部分不容易清洗，很容易有细菌滋生，提取车间不允许采用。所以经过运渣车性能的综合对比，最终采用双螺旋式运渣车，轨道安装在钢平台的支腿上，这样可以保持地面的整体平整，便于清洗，运渣过程中无滴漏液的情况发生，能够完全满足运渣生产要求。

表1 运渣车性能对比Tab.1 Comparison of performance of the slag trucks

2.2 提取罐组排除药渣时间的计算方式

2.2.1 运渣车处理能力的计算

螺旋输送量计算公式如式（1）[1]所示。

式中

Iv——体积输送量，m3/h；

D——螺旋直径，m；

n——螺旋主轴转速，r/min；

s——螺距，m；

ψ——填充系数，无量纲；

C——倾角系数，无量纲。

本文D1=0.35m，n1=40r/min，s1=0.3m，ψ1=0.3，C1=0.8，得出Iv1=16.5m3/h。

所以，双螺旋运渣车的输送量= 2Iv1=33m3/h ；处理每罐2立方药渣时间为：t1=2×60/33=3.6min

提取罐排渣时间t2=1min、底盖清洗时间t3=5min，处理每罐药渣总时间为：t总1=t1+t2+t3=9.6min

2.2.2 运渣车行走速度的计算

速度公式如式（2）所示。

式中 D——车轮直径，m；

n——车轮转速，r/min。

本文D2=0.3m，n2=12r/min，所以v=14m/min运渣车从排渣位置运行到接渣位置，再从接渣位置运行到排渣位置为一个工作过程。根据运渣车行程及速度可以求出每排罐运渣总耗时：t总2=11.5min。

2.2.3 实际每个罐的投料时间

共需要t总3=10min。这样处理每排罐药渣总耗 时：T总= 8t总1+ 8t总2+t总3=8×9.6+8×10+11.5=168.3min＜180min；满足设计要求。

3 出渣方案中运输设备的确定

满足密闭输送要求的常用药渣输送设备有二种形式供选择，第一种为螺旋输送机，如图4所示；第二种为管链输送机，如图5所示。

图4 螺旋输送机Fig.4 Screw conveyer

图5 管链输送机Fig.5 Tube chain conveyer

螺旋输送机是一种用于短距离输送物料[1]，螺旋输送机主要由驱动装置、机槽、螺旋轴、螺旋叶片及滤网机构等部分组成。滤网机构由滤芯和外壳组成，下设排水口，排水口接下水管道，主要作用是在药渣进入压榨机之前滤去大部分游离水。螺旋螺距由小变大，滤网机构做成倒锥形，这样能有效防止物料在输送过程中成块，本螺旋输送机主要作用是将运渣车的药渣输送到压榨机里进行固液分离。管链输送机输送物料是在密闭管道内，以链片尾传动构件带动物料沿密封的管道内运动，主要结构由驱动装置、链条、盘片、物料输送管道、张紧机构及支腿等部分构成。当水平输送物料时，物料受到链片在运动方向一个推力作用，当料层间内摩擦力大于物料与管壁外摩擦力时，物料就会随链片向前运动，形成稳定的物料流。由于受药渣含水量较多限制，管链输送机在输送过程中，尾部机箱会存大量的水分，严重影响轴承的使用寿命，所以最终确定输送药渣设备采用螺旋输送机。根据上文螺旋输送量计算公式（1）本文D3=0.4m，n3=40r/min，s2=0.3m，ψ2=0.3，C2=1，得出 Iv2=27m3/h。

4 出渣方案中压榨机的确定

压榨机主要结构由动力系统、挤压螺旋、液压机构、集水槽、筛筒及罩子等部分组成，如图6所示。工作原理是药渣由进料口进入螺旋槽内进行输送，在压榨机挤压段进行挤压去水，挤压力靠螺旋叶片提供的向前推力和液压机构推动排渣门给药渣提供的阻力的共同作用，把药渣中的水分挤压出来，挤出的水分通过集水槽进行收集，然后排到指定位置，为了方便下一级输送，在压榨机出口设置碎料机构。本机最大工作压力为7MPa，挤压后药渣含水率在50 ％～70 ％，根据上文螺旋输送量计算公式（1）本 文 D4=0.62m，n4=16r/min，s3=0.3m，ψ3=0.45，C3=0.8，得出Iv=27m3/h，能够满足生产工艺要求。

图6 压榨机Fig.6 Presser

5 出渣方案中提升机的确定

提升机有三种方式供选择，第一种为带式输送机，如图7所示；第二种为斗式提升机，如图8所示；第三种为管链输送机，如图9所示。

带式输送机是以胶带、钢带、钢纤维带、塑料带和化纤带作为传送物料和牵引工件的输送机械。其特点是承载物料的输送带也是传递动力的牵引件，这与其他输送机械有显著的区别[2]。主要结构由电动滚筒、皮带、导正装置、托辊、改向滚、压轮及清扫装置等部分组成。斗式提升机主要由承载构件、牵引构件、驱动装置、拉紧装置、传动轮、拉紧轮、机架和罩壳等部分组成[4]。斗提机的优点是：横截面上的外形尺寸较小，可使输送系统布置紧凑；提升高度大；有良好的密封性[4]。主要用于垂直或倾斜时输送粉状、颗粒状及小块状物料。因为斗式提升机采用不锈钢304链条作为牵引构件，刚度不够，使用过程中链条逐渐拉长，一般三年就得换新的，否则影响使用，所以维护成本比较高。而管链输送机结构上文介绍过，和斗式提升机相比维护成本低，目前输送的药渣是脱水后的药渣，不会在机箱积累大量的水，所以可以使用。三种输送机输送性能对比详见表2所示，

经过综合对比，选用管链输送机，选型号GL-250，处理量为28m3/h左右，满足使用要求。

图7 皮带输送机Fig.7 Band conveyor

图8 斗式提升机Fig.8 Bucket elevator

图9 管链输送机Fig.9 Tube chain conveyer

表2 输送机性能对比Tab.2 Comparison of performance of the conveyer

6 出渣方案中储渣仓的确定

储渣仓有二种方式供选择，第一种为螺旋式储渣仓，如图10所示；第二种为气缸式储渣仓，如图11所示。

图10 螺旋式储渣仓Fig.10 Screw-type slag storage

图11 气缸式储渣仓Fig.11 Cylinder-type slag storage

螺旋式储渣仓主要由梯子、仓体、搅拌机构、螺旋输送机构及清洗装置等部分组成。工作原理是通过控制箱按钮，当运渣卡车到达仓底需要加料装车时，同时启动螺旋输送机构和搅拌机构，药渣通过搅拌机构不断送入输送螺旋槽内，经过螺旋输送机构出口落入车斗内。气缸式储渣仓主要由梯子、仓体、排渣门、气动开门机构等部分组成。工作原理是当运渣卡车到达仓底需要装车时，通过按钮给气缸供气，打开排渣门，药渣一次排入运渣车内，无法控制料量，很容易把药渣排到地上，造成环境污染。由于气缸式储渣仓的排渣门由两扇门构成，中间有缝隙，这样在渣仓内储存含水70％左右的药渣时会有液体滴漏，而且清洗很不方便。而螺旋式储渣仓所有连接全部采用焊接，密封性好，仓内储存药渣时不会有液体滴漏。渣仓顶部配有自动清洗盘管，清洗方便，清洗后液体从渣仓底部排液口排到下水道里，不会洒到地面上，保证环境清洁干净。由按钮可以随时控制排渣量，保证药渣不会排到车外。二种储渣仓性能对比详见表3所示。

表3 储渣仓性能对比Tab.3 Comparison of performance of the slag storage

经过综合对比，螺旋式储渣仓具有绝对优势，最终确定选用螺旋式储渣仓，渣仓容积为150m3，根据上文螺旋输送量计算公式（1）本文D5=0.5m，n5=30r/min，s4=0.3m，ψ4=0.3，C4=1，得出 Iv=31m3/h。

7 结束语

出渣系统设备布置如图12所示。

图12 出渣系统设备布置Fig.12 Layout of mucking system device

本出渣方案针对用户具体情况设计，与车间完美配合，对出渣系统中设备的合理选择提高了系统工作运行的合理性，以最佳方案帮助用户解决药渣的收集、运输、脱水及湿度控制等问题。中药渣的出渣系统能够大幅度改善车间内的工作环境，降低工人劳动强度，经处理后的药渣更便于运输和后续处理，是中药生产企业的首选环保设备。

[1]王鹰. 连续输送机械设计手册[M]. 北京：中国铁道出版社，2001.

[2]周济. 新型输送机选型设计与制造、维修实用全书[M]. 北京：北方工业出版社，2006.

[3]编委会. 运输机械设计选用与标准实用手册[M]. 安徽：安徽文化音像出版社，2005.

[4]编辑委员会. 运输机械设计选用手册 下册[M]. 北京：化学工业出版社，1999.

Discussion of Optimization of Dreg Discharging Scheme for Chinese Medicine

Feng Xilei
（The Fourth Construction CO.LTD of China Electronics System Engineering, Beijing 100070）

In this article, the design of dreg discharging scheme for Chinese medicine was introduced. All of the equipment included in this scheme was selected, after type comparison, to use double screw type slag truck, screw conveyer, pipe chain conveyer and screw type slag storage. It has been proved that the scheme can meet the requirements of the user.

Chinese medicine dregs; slag truck; conveyer; presser; slag storage

R 283

：A

：2095-817X（2017）04-0046-005

2017-03-07

封喜雷（1977—），男，工程师，主要从事中药药渣处理设备及中药提取设备的开发设计。